ISSN : 1301-5680
e-ISSN : 2149-8156
TURKISH JOURNAL OF
THORACIC AND
CARDIOVASCULAR SURGERY
Turkish Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery     
The Effect of Pulsatile Flow on Kidney Functions During Cardiopulmonary Bypass
Barbaros KINOĞLU, Halil TÜRKOĞLU, Tufan PAKER, Tayyar SARIOĞLU, Aydın AYTAÇ
İstanbul Üniversitesi Kardiloyoji Enstitüsü Kalp ve Damar Cerrahisi Anabilim Dalı, İstanbul

Abstract

The effect of pulsatile and continous flow on kidney functions during cardiopulmonary bypass (CPB) was investigated. In 15 patients, continous flow perfusion, (Group I) and in 20 patients pulsatile flow perfusion (Group II) was performed for about an hour on CPB.
At the end of cortic cross clamping BUN, creatinin, urine osmolarity (Uosm), urine Na+ concentration (UNA+) and urine volume were measured. Later, 24 hour postoperatively creatinin clearance, free H2O clearance and urine osmolarity values were recorded and compared between the groups.
No statistically important difference was found (p>0.05).
Besides, in patients whom BUN and creatinin values were followed up to 7th postoperative day, we couldn't find any sign that made us think about kindeny dispunction.
So with these datas, we made a conclusion that in perfusion time that last about an hour, the pulsatile flow has no superiority to continous flow with respect to effects on kidney functions.

Introduction

Ekstrakorporeal dolaşım fikrinin doğuşundan itibaren birçok araştırmacı çalışmalarını perfüzyon sırasındaki akım dinamiği üzerine yoğunlaştırmış ve bunun organizmadaki etkilerini incelemişlerdir. Araştırmacıların bir kısmı pulsatil akım uygulamalarında, organ kanlanmasının düz akımına göre daha iyi olduğunu savunurken; diğer bir kısmı ise, iki akım arasında fonksiyonel bakımdan önemli farklılıklar tespit etmediklerini bildirmişlerdir [5,10,14,16].
Fiziksel özellikleri farklı olan bu ikim akım şeklinin organ fonksiyonlarına etkileri konusunda henüz bir fikir birliğine varılamamıştır [2,11,13]. Bu nedenle biz de kendi gözlemlerimizle, pulsatil akım ve düz akımın böbrek fonksiyonlarına etkisini araştırmak amacı ile bu çalışmayı planladık.

Methods

İstanbul Üniversitesi Kardiyoloji Enstitüsü Kalp ve Damar Cerrahisi Anabilim Dalında, Kasım 1988 - Şubat 1989 tarihleri arasında açık kalp ameliyatı uygulanan erişkin hastalardan 35'i çalışmaya dahil edildi. Bu hastalardan 20'sine pulsatil akım tatbik edilirken, kontrol grubu olan 15'ine ise standart düz akım perfüzyonu uygulandı. Hasta grupları arasında; yaş, preoperatif myokard ve böbrek fonksiyonları ile operatif prosedürler açısından belirgin farklılıklar mevcut değildi. Her iki gruba ait veriler tablo 1'de gösterilmiştir.
Ekstrakorporeal dolaşımda, hem pulsatil hem de düz akım verebilen STÖCKERT (26.01.00 model) pompa ile BENTLEY-10 veya SHİLEY-100 bubble oksijenatörleri kullanıldı. Tüm hastalarda aynı anestezi tekniği ve soğuk K+ kardiyoplejisi uygulandı. Çalışmamızdaki olgularda pompa başlangıç sıvısı (priming volüm); Isolyt solüsyonu (1700 cc), NaHCO3 (50mEq) heparin 1cc, Trasylol 20cc, cefamezin 1 gr olarak hazırlanmıştır.
Gerek pulsatil gerekse düz akım tatbik edilen hastalarda perfüzyon basıncı ortalama 70mmHg ve kan akımı 2.4 lt/m2/dk dolayında tutulurken, pulsatil grupta dakika pulse sayısı 100 olarak ayarlandı. Bütün hastalarda böbrek fonksiyonlarına ilişkin testler, ameliyat öncesinde, aortik klemp zamanı (A.K.Z.) sonunda ve postoperatif dönemde kan ile idrar örnekleri alınarak incelendi.
Hastaların, A.K.Z. sonundaki BUN, plazma kreatininin, idrar sodyum konsantrasyonları (Technicon RA-100 autoanalyser ile) idrar miktarları (ml/kg/dk olarak) ve postoperatif 24 saatin sonunda kreatinin klirensi ile serbest su klirensleri karşılaştırıldı.
Her iki gruptan bazı hastaların, kardiak patolojilerine bağlı olarak, postoperatif dönemde diüretik ihtiyacı göstermeleri nedeniyle klirens ve osmolarite testlerini etkileyebileceğinden dolayı, bu dönemde böbrek fonksiyonları 7 gün süre ile BUN ve kreatinin değerleri ile takip edildi.
Pulsatil ve Düz Akım Uygulanan Hastara Ait Özellikler

Results

Her iki grubun ameliyat öncesinde, A.K.Z. sonunda ve ameliyat sonrasındaki 24 saatteki böbrek fonksiyon testlerine ait ortalama değerler tablo II ve III'de gösterilmiştir. Bu iki gruba ait değerler gruplar arası fark testine göre karşılaştırıldığında, istatistiksel açıdan anlamlı fark bulunmamıştır (p>0.05).
Gerek pulsatil, gerekse düz akım grubundaki hastaların postoperatif dönemde 7 gün süre ile yapılan BUN ve kreatinin ölçümlerinde de belirgin bir fark saptanmadı.

Discussion

Ekstrakorporeal dolaşımda uygulanan pulsatil ve düz akım perfüzyonlarının, organ fonksiyonlarına etkileri konusunda tartışmalar yıllardan beri süregelmektedir.
Pulsatil akım çalışmalarıın öncülüğünü yapan Hooker[1], izole böbrek perfüzyonlarında idrar miktarını araştırmış ve pulsatil akımda çıkan idrar volümünün, düz akıma göre daha fazla olduğunu tespit etmiştir. Hooker, pulsatil akım ile idrar miktarındaki artışı, renal kan akımının bir göstergesi olarak ifade etmiştir. Gessell ve Hamel [1,7]'de Hooker ile aynı sonuçları saptarken, idrar miktarının nabız basıncına bağlı olarak değişiklik gösterdiğini ileri sürmüşlerdir. Corcoran, Paget ve Kohlstaedt [7,9,10] ise bu olayı düz akımda artan plazma renin düzeyinin aldosteron kalınımını uyarması ile açıklamışlardır.
Jacobs [6] hayvan deneylerinde bu iki akım şeklini 2,4,6,8,12 saatlik sürelerle tatbik etmiş ve perfüzyon süresi ile orantılı olarak, düz akım grubunda diğer gruba oranla idrar miktarı, İNa+ konsantrasyonu ile kreatinin değerlerinin önemli derecede farklılık gösterdiğini ifade etmiştir. Jacobs bu değişiklikleri açıklarken; düz akımda perfüzyon süresinin uzaması ile mikrosirkülasyon ve doku oksijenasyonunda progressif bir azalma meydana geldiğini, buna bağlı olarak da glomerüler pre-kapiller seviyede A-V shuntların açılarak glomerüler filtrasyon ile tübüler fonksiyonunun bozulduğunu ifade etmiştir.
Edmunds [3], yüksek akım hızında iki saatin üzerinde uyguladığı perfüzyonlarda Jacobs ile benzer sonuçları bulmuştur.
Many [9,10] bu değişiklikleri açıklarken; nabız dalgası ve onun itici özelliği kaybolduğunda tubuluslar içerisinde filtratın göllendiğini, böylelikle hem geçiş süresinin uzaması hem de tubullerin genişlemesi ile daha fazla su ve Na+ reabsorbe olduğunu ileri sürmüştür.
Taylor [13,15], 1 saatin üzerinde düz akım uyguladığı olgularda idrar miktarı ile GF'den azalma, reinn düzeyinde ise önemli derecede artış meydana geldiği tespit etmiştir. Taylor, düz akım perfüzyonlarında; pulsatil akımdan daha kuvvetli vazokonstriksiyon meydana geldiğini buna bağlı olarak kapiller dolaşım ve doku oksijenasyonunun bozulması ile de böbreklerden renin salgı-sının arttığını göstermiştir. Bu son ürünün dolaşımda Angiotensin-II şekline dönerek mevcut vazokonstriksiyonu daha dramatik bir şekle soktuğunu bildiren Taylor, düz akımda esas etkinin uzayan perfüzyon süresi ile doğru orantılı olarak artan vazokontriksiyon olduğunu, böbrek ve diğer spesifik organlardaki değişikliğin bu olaya sekonder geliştiğini savunmuştur.
Diğer taraftan Selkurt, Rikker ve Goodyer [7,10] ortalama arteriel basıncı 80 mmHg dolayında tutmak kaydı ile pulsatil ve düz akım uygulamaları sırasında idrar volümünde önemli bir fark bulmadıklarını yayınlamışlardır. Yine benzer şekilde Kirklin, Sing ve Shepard [4,12] sabit bir ortalama arteriel basınç ve iki perfüzyon şeklinde idrar volümlerinin değişmediğini bildirmişlerdir.
Bizim çalışmamızda da, perfüzyon sırasında arteriel basınç ortalama 70 mmHg dolayında tutuldu. Her iki grubuna aortik klemp süresinde çıkardıkları idrar miktarı arasında istatistiksel olarak anlamlı fark görülmedi.
Trinkle, Helton, Bryant[16,17]; 1 ila 2 saat arasında değişen sürelerde, pulsatil ve düz akım perfüzyonu uygulanan hastaların idrar miktarı, idrar sodyum konsantrasyonu, BUN ve kreatinin değerlerini incelemişler ve bu parametrelerin hiçbirinde belirgin fark bulamamışlardır.
Çalışmamızdaki olgularda A.K.Z. düz akım grubunda ortalama 67dk, pulsatil akım grubunda ise 64 dk oldu. Her iki grubun A.K.Z. sonundaki BUN, kreatinin, idrar Na+ konsantrasyonu, idrar osmolaritesi ve idrar miktarları ile postoperatif ilk 24 saatlik döneme ait kreatinin ve serbest su klirensi değerleri gruplara arası fark testine göre karşılaştırıldığında, istatistiksel olarak anlamlı fark bulunamadı (p>0.05).
Bulgularımızla birlikte, literatürdeki sonuçlara dayanarak; 1 saat dolayındaki perfüzyon sürele-rinde ve ortalama 70 mmHg dolayındaki bir arteriel basınç ile iki akım şeklinin böbrek fonksi-yonları üzerine farklı bir etki göstermediğini söylemek mümkündür.
Düz Akım (grup I) ve Pulsatil Akım (grup II) Uygulanan Hastalarda Böbrek Fonksiyon Testleri

References

1) Allen, Ream, Richard, P.Fogdell: Acute cardiovascular management - Anesthesia and intensive care. JB Lippincott Campany, Philadelphia 1982.

2) Aşlamacı S, Ayrancıoğlu K, Yener A, Göncü A, ikizler CI, Alp M: Kardiyopulmoner by-pass'da pulsatil akımın plazma kortizol seviyelerine etkisi. Türkiye Klinikleri, Kardiyoloji Cilt: 1, 1988.

3) Edmunds, LMH: Pulseless CPB J Thorac Cardiovasc Surg 84:800-804, 1982

4) German JC, Chalmers GS, Hirai J, Mukhergee, ND, Wakabayashi A, Conolly JE: Comparison of nonpulsatile and pulsatile ECC on renal tissue perfusion. Chest Vol. 61, No.1, 61-69, 1972

5) Giron F, Birtwell, WC, Soroff HS, Deterling RA: Hemodynamic effects of pulsatile and nonpulsatile flow. Arch Surg, 93:802-810, 1967

6) Jacobs A, Klopp EH, Seamone W, Topaz SR, Gott VL: Improved organ function during CPB with a roller pump modified to deliver pulsatile flow. J Thorac Cardiovasc Surg, 58:703-712, 1969

7) Mavroudis C: To pulse or not to pulse. Ann Thorac Surg, 25:259-271, 1978

8) Milner WA: Pulsatile blood flow, N Eng J Med, 287:27-34, 1972

9) Moshe Many et al: The physiologic role pulsatile and nonpulsatile flow on renal function. Arch Surg, 95:762-676, 1967

10) Moshe Many et al: The physiologic role of pulsatile and nonpulksatile flow: Effects of unilateral renal artery depulstaion. Ardch Surg, 97:917-923, 1968

11) Philbin DM, Levine SH, emerson CW, Coggins CH, Buckley M, Austen G: Plazma vasopressin levels and urinary flow during CPB: Effect of pulsatile flow. J Thorac Cardiovasc Surg, 78:779-783, 1980

12) Singh RK, Barrat-Boys, BC, Harris EA: Does pulsatile flow improve perfusion during hypotermie CPB? J Thorac Cardiovasc Surg, 79:827-832, 1980

13) Taylor KM: Pulsatile Perfusion (Textbook): Concept, hemodynamic effects, metabolic effects and clinical use of pulsatile flow systems. London 1985, s.2-26

14) Taylor KM, Bain WH, Maxted KW, Hutton M, Mc Nab WJ, Caves PK: Comparative studies of pulsatile and nonpulsatile flow during CPB J Thorac Cardiovasc Surg, 75:569-577, 1978

15) Taylor KM, Bain WH, Russel M: Periferal vascular rezistanse in angiotensin II levels during pulsatile and nonpulsatile CPB Thorax, 34:694-598, 1979

16) Trinkle JK, Helton NE, Wood RE, et al: Metabolic comparison of a new pulsatile pump and a roller pump for CPB. J Thorac Cardiovasc Surg, 58:562-569, 1969

17) Trinkle JK, Helton NE, Wood RE, Bryant LR, Griffen WD: Pulsatile CPB: Clinical Evalua-tion. Surgery, 68:1074-1078, 1970